12.2. Цикл турбокомпрессорного ВРД

В современной авиации (при скоростях более 800 км/ч) наиболее распространены ВРД, имеющие компрессор и газовую турбину. Наличие компрессора не требует специальных пусковых устройств и позволяет увеличить степень сжатия воздуха в двигателе, а соответственно и его КПД.

Схема турбокомпрессорного ВРД и его идеальный цикл приведены на рис. 12.5 и 12.6. Воздух сперва поступает в диффузор 1, где осуществляется предварительное его сжатие за счет скорости набегающего потока. Дальнейшее сжатие воздуха осуществляет компрессор 2. После компрессора в камере сгорания 3 осуществляется сжигание топлива. Продукты сгорания через направляющие лопатки поступают на рабочие лопатки газовой турбины 4, находящейся на одном валу с компрессором. Вся работа газовой турбины расходуется на привод компрессора. После газовой турбины газы расширяются в сверхзвуковом сопле 5.

Процесс 12 на рис.12.6. соответствует сжатию воздуха в диффузоре. Работа сжатия в диффузоре соответствует площади под процессом 12 в проекции на ось давлений. Процесс 23 соответствует сжатию воздуха в компрессоре. Процесс 34 соответствует подводу теплоты к рабочему телу. Площадь под процессом 45 в проекции на ось давлений, соответствует работе газовой турбины. Эта площадь равна работе компрессора. Процесс 56 соответствует расширению газов в сверхзвуковом сопле. Процесс 61 соответствует отводу теплоты от рабочего тела.

Термический КПД такого двигателя имеет такое же расчетное выражение, как и прямоточный ВРД

(12.4)

Отличие турбокомпрессорного ВРД от прямоточного ВРД заключается в том, что степень повышения давления воздуха в турбокомпрессорном двигателе намного больше, следовательно, и КПД его будет больше.

Турбокомпрессорные ВРД имеют большую удельную мощность на единицу их массы по сравнению с прямоточными ВРД, это позволяет использовать их на самолетах, развивающих скорости 1000 – 1500 км/ч.